用户终端型综合能源管控平台研究

邓安萍

摘要:促进能源和信息深度融合，推动能源领域结构性改革，是国家能源转型的发展方向。用户侧用能需及时了解和掌握各种能源的使用和运行工况，做到科学决策，正确指挥，实现能源管理由粗放型向精益型管理的转变。为了使能源管理的一系列过程都实现数据化、智能化和自动化，达到能源精细化管控，优化用能，安全供能，降低能耗，提高调度掌控力等目的，本文围绕用户终端的综合能源管控平台的现状及存在的问题进行深入细致的分析，结合电网在能源管理中的核心作用，发挥电力市场交易的积极作用，对用户终端型综合能源管控平台提出优化方案和建议。

关键词: 用户终端型；综合能源；需求侧管理；主动配电网；市场化购售电

0、引言

能源互联网是一个涵盖能源“发-输-配-用”各环节的生态圈，通过信息、技术和价值共享，可建设互惠共赢能源互联网生态圈，发展共享经济和平台经济，支撑为用户提供更便捷、智能、高效的供电服务和综合能源服务。

1、研究背景及意义

为落实《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》要求，有效促进能源和信息深度融合，推动能源领域结构性改革，2016年国家能源局发布了《关于组织实施“互联网+”智慧能源（能源互联网）示范项目的通知》。通过充分利用互联网手段，以市场为导向，以企业为主体，挖掘互联网与能源系统及能源市场深度融合带来的经济、环境和社会效益，开展了不同类型、不同规模的能源互联网试点示范。营造出了开放包容的能源互联网生态环境，鼓励大众广泛参与，带动了能源互联网新技术、新模式和新业态的发展。

其中，试点内容包括智慧用能及增值服务、需求侧响应等灵活资源的市场化运营、基于互联网的第三方综合能源服务、能源大数据应用服务的场景。近三年来，国内众多综合能源服务商开展了在园区、楼宇及大工业用户等不同类型客户的试点示范、应用推广项目，利用物联网技术和智能控制技术，实现了需求响应、智能负荷控制、精确计量等功能，实现了基于互联网的智能能效管理。推广了分布式能源、储能及用电负荷的融合，采集了各类智能用户设施所形成的大数据，积极开创了新的智慧用能服务应用和新的商业模式。

综合能源管控平台，作为用户侧综合能源资源开发、运行管理的支撑环节，为用户带来经济效益的同时，也产生了一定的社会效应，为环境保护和改善正发挥着积极的作用。由于用户终端型综合能源管控平台分散在用户侧，其效应发挥将直接关系到综合能源未来发展走向，因此具有战略落地、发展引领的重要作用。其研究价值和意义，分述如下：

1）能源资源科学、有序开发和利用

分布式能源如光伏发电、风力发电、生物质能发电以及天然气三联供，是用户侧能源资源，其开发容量，不仅取决于布置所需占用的建筑面积、土地面积，还需考虑用户消纳能力，过高的容量配置会降低后期使用经济性和过高的建设成本。因此，综合能源管控平台，在建设之初应进行建模与仿真，以匹配最优建设规模。

2）储能形式与容量选择

由于资源限制或价格激励，用户侧已配置了多种形式的储能，用户可根据自身行业特点、用能特性和成本分析，选择不同的储能形式。目前，采用较多的储能形式包括有压缩空气储能、冰蓄冷、超导储能和电化学储能。其容量的选取，与平滑分布式发电容量、削峰填谷、需求侧响应等相关，因此，也需在综合能源管控平台，进行分析计算、形成优化策略。

3）需求侧响应与电力市场参与度

工业与信息化部近日印发了《工业领域电力需求侧管理工作指南》的通知，指出用能单位利用峰谷电价差、可再生电能消纳等激励措施、结合电力市场规则，合理配置用电负荷，实现节能降费。随着国家、地方支持政策出台，用户将增大需求侧响应、电力市场参与度，综合能源管控平台将通过与外部有关平台信息交互、调整内部能源使用，实现能源协同互补。

2、现状及问题分析

目前，国网、南网区域内均已有众多用户开展了综合能源开发，投入了综合能源管控平台应用，同时也有部分即将开展智慧园区、智慧能源建设的用户，开展综合能源建设方案、投资方案制定。我们与有关设备厂家、科技公司、综合能源平台服务商以及对用户节能诊断分析进行了深入探讨。对现状和存在的问题，分析如下：

2.1用户关注度和项目实施问题

我们通过查看2018年度深圳供电局145户节能诊断报告，发现用户为应对国家能源审计，开展了能源监测、能源管理等有关工作，对存在的节能空间认识不足、专业关注度不够。如能耗设备较高的空调、泵机设备，节能改造投入积极性不高。一方面是由于指标考核不足，单位产值能耗指标过于宽松或无指标限制，造成用户无视或轻视能源消耗。另一方面，也由于用电、用能成本在企业经营成本中占比偏低或过低，没有引起企业决策层足够重视，能源管理落后。

既使有不少用户开始关注综合能源利用和管理、关注节能，在项目前期决策、启动阶段，仍存在谁来投资、出资比例及启动范围小、投入不足的问题。这些，都会极大影响综合能源利用效率、示范效果。

2.2设备及产品供应商问题

分布式发电设备厂家，如光伏组件、逆变器等设备供应方，在为用户制定方案时，往往着眼于利益最大化、规模最大化，对于用户消纳、电网接受度没有进行评估、咨询和论证，给用户带来投资过高、投资收回期过长等问题，不利于发电资源的系统应用。

科技公司开发的能源互联网、交直流柔性负荷下的能量路由器类装置，解决了用户对即插即用的能源、负荷接入需求，解决了常规配电网用户侧的电能质量问题，实现了电力电子技术在多样互动用户侧的应用。但同时存在对电网系统影响分析、应用场景分析和设备安全措施等方面的问题。

2.3与电网协调发展问题

分布式能源的特点是分散在用户侧、规模容量差异较大，对电网的运行存在间歇性、不确定性等影响问题，如何合理选址、匹配容量需求，不只是由用户、企业考虑决策，在智能电网朝着主动配电网建设、用户参与需求侧响应的今天，如何统筹能源资源、节能降耗，用户与电网间存在协调发展的现实问题。

3、政策与发展方向

2019年8月，深圳市发展和改革委员会代章印发了《深圳市2019年能耗“双控”工作方案》的通知，明确围绕“朝着建设中国特色社会主义先行示范区的方向前行，努力创建社会主义现代化强国的城市范例”的新定位、新要求，以能源节约倒逼产业转型升级和经济结构调整，进一步降低能源消耗强度、合理控制能源消费总量。将加强重点领域节能、在重点用能单位（能源消费量大于5000吨标煤）建立能耗在线监测平台，加快发展战略性新兴产业。在建立和完善节能市场化机制方面，明确指出加强电力需求侧管理，推行节能低碳、落实国家工业领域电力需求侧管理专项行动，鼓励电力用户采用节电技术产品，优化用电方式。

为贯彻落实《广东省深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网实施方案及配套政策措施》（粤府〔2018〕23号），广东省工业和信息化厅制订了《工业企业“上云上平台”服务券奖补工作方案（2019）》，到2020年，支持1万家工业企业“上云上平台”，围绕研发设计、生产管控、经营管理、售后服务等核心业务环节，利用工业互联网新技术、新工具、新模式，实施数字化转型升级，进一步降低经营成本、提升生产效率、提高产品质量、降低能耗排放、优化产业协同等；加快工业互联网应用落地，以用促建、建立完善工业互联网应用服务体系，培育200家技术、产品、模式领先的工业互联网供应商，形成20家具备较强实力、国内领先的工业互联网平台。其中能源管理，涉及通用配电设备、通用生产设备以及高耗能工艺设备。

《南方电网“十三五”智能电网发展规划研究报告》智慧能源与能源互联网领域，明确指出着眼能源产业全局和长远发展需求，加强互联网技术与能源市场深度融合，促进智慧能源和能源互联网发展，推动构建多能协同、信息对称、开放共享的能源互联网体系，支撑智慧城市建设。多样互动的用电领域，广泛部署高级量测体系，建成全方位、立体化的服务互动平台，推动“互联网+”业务开展，推广电能替代、电动汽车基础设施建设，提高终端能源利用效率。同时，需推动建立完善需求响应机制，鼓励引导供需互动、节约高效的能源消费方式。

4、用户方案优化提升

为企业用户量身定制的综合能源管理平台，面向工商业电力用户，提供了综合能源、节能服务以及基本电费优化等服务。实现的功能配置包括节能增效、安全用能及交易辅助决策。其中，节能增效，通过配置智能数据采集器及海量存储、算法工具集、专家库的云平台得以实现。算法包括有故障诊断、需求侧调控、负荷预测、节能空间分析、负荷识别、能效对标分析等。交易辅助决策则基于能源互联网高级应用，包括能源资源调控、多能互补和集中式能耗对标及用能优化。

为提高企业、园区、楼宇等重点用能客户、大工业用户采用综合能源服务平台开展综合能源资源合理开发及应用，为节约能源消耗及降低用能成本，用户侧综合能源服务平台，可根据用户所在区域、分布式能源规划和主动配电网发展方向、市场化购售电政策，采用以下优化方案：

4.1合理、经济评估分布式能源建设规模

用户侧分布式能源资源的开发力度，局限于单独用户，并不能评估附近区域的能源需求与资源问题，需接收上级综合能源利用指标指引、结合经济性进行有关建模、计算和负荷匹配，由平台给出最佳配置方案，从而达到资源利用率最高、容量选取最优的技术经济方案。

4.2依托电力市场购售电政策、需求侧响应机制优化运营策略

南方（以广东起步）电力现货市场在全国范围内率先进入结算试运行，成为电力市场建设的重要里程碑，充分验证了市场规则的正确性、技术系统的可靠性以及业务流程的合理性。在电力市场交易业务基础上，针对中小型电力用户，对其业务开拓至能源交易范畴，其中，用户能源类型包括光伏、生物质能、风力发电及燃气三联供等分布式发电、用户侧储能以及电动汽车V2G蓄电池；用户负荷除需供电外，还包括供冷、供热。为其建立综合能源管理平台、能效分析平台和能源交易平台，围绕网络及数据安全、开展技术经济评估，提出业务发展及优化的商业模式。

4.3与电网协同发展，实现互利多赢

多能互补主动配电网可充分发挥电网能源供给的基础配置作用，实现多种能源输入、多种供能方式的输出、多种能源转换单元，将配电网由原来单一电能分配的角色转变为集电能收集、电能传输、电能存储分配、冷热转化和传输的新型多能源网络系统。同时，又能够保证、优化电能质量、确保运行稳定性、供电可靠性以及能源的综合供应。一方面，可延缓电网建设改造投资、确保电网资产利用率，实现保值增值。另一方面，对能源综合利用效率、降低企业、用户能耗，可发挥资源统筹协调的关键作用。通过优化、升级用户端综合能源管控平台，实现与电网信息交互、节能增值。

附图（图1）是园区型用户综合能源服务示意图，包括了园区电、冷、热等需求能源的供应，通过综合能源管理平台，实现高效供能、需求侧管理和数据信息等综合服务。

图1 园区型用户综合能源服务示意图

5、社会价值

其社会价值，可通过财务评价和社会效果进行分析。财务评价边界条件，包括地区价格政策、优惠及补贴政策，项目建设情况，需包括建设期和运营期的工期及财务评价计算期，资金来源与筹措方式。决策、建设之初，投资模式、商业模式是基于技术经济方案基础上最为重要的洽谈环节，也是用户、投资方对项目价值的主要评判因素。

其中，经济效益计算，需根据能源互联网运行机制、合理的负荷需求预测和各类、包括电网侧、电力市场提供的运行边界条件，测算能源互联网整体的经济效益。

社会效果方面，通过建设综合能源管控平台，实现与电网侧良好互动，有利于有序发展绿色、低碳、可再生能源及清洁能源，提高能源利用效率，为用户实现节能增效，推进新一代信息技术、高端装备制造、绿色低碳、生物医药、数字经济、新材料、海洋经济等战略性新兴产业发展，实现引领产业升级和经济社会高质量发展。

结束语：

为用户提供优质、经济的电力及能源，为用户提供节能增效、节约成本的增值服务，是电网企业的转型、发展方向，用户终端型综合能源平台，作为连接用户能源开发、用能与电网、电力市场的重要技术分析平台，需契合主动配电网的建设运营、运用需求侧响应机制，才能发挥出综合能源管控平台的最大效能，取得用户的认可、推广及应用。

参考文献 ：

[1]《南方电网“十三五”智能电网发展规划研究报告》2017版，南方电网公司、中国电力规划设计总院

[2]《国家能源局关于组织实施“互联网+”智慧能源（能源互联网）示范项目的通知》（国能科技【2016】200号）

[3]深圳市应对气候变化及节能减排工作领导小组办公室关于印发《深圳市2019年能耗“双控”工作方案》的通知（深节能减排办【2019】7号）

[4]李瑞生，李献伟，张超国家电网许继集团公司，多能互补主动配电网技术方案及工程应用，供用电 2018.07

[5]《工业领域电力需求侧管理工作指南》，工业和信息化部，2019